JP2017194289A - 放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質取扱施設における作業員の立ち入りが困難で且つ光学カメラ等での目視が困難な環境であっても放射能分布を解析することができる放射能分布解析システムおよび方法を提供する。【解決手段】γ線線量率を計測する放射線検出器１０１と、線量率を導出する線量率計１０２と、放射線検出器１０１を移動させる放射線検出器移動装置１０４と、放射線検出器１０１の３次元位置座標を算出する位置算出装置１０５と、導出された線量率を用いて線量率分布と減衰率を算出し、算出した減衰率を用いて放射能分布中の主要核種を解析し、線量率分布の波形と３次元位置座標と三角関数とを用いて放射線検出器１０１と主要核種との距離を解析し、複数の線量率分布の測定結果と距離と主要核種と３次元位置座標とを用いて放射能分布を解析する放射能分布解析装置１０３と、放射能分布を表示する表示装置１０６とを備えた。【選択図】 図１

Description

本発明は、放射能分布（放射性物質の分布）を導出するための放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法に関する。

特許文献１では、測定の精度を上げ、地表の放射性セシウムの沈着量をより一層精確に測定することを目的として、無人ヘリコプターに搭載された放射線検出器で検出されるガンマ線計数率を、空間線量率の値に換算するための空間線量率換算計数を予め算出し、予め特定された一地点における複数の対地高度とガンマ線計数率との関係から、空気によるガンマ線計数率の減弱係数を予め算出し、無人ヘリコプターに搭載された放射線検出器およびＧＰＳによって、原子力施設近隣を或る対地高度で飛行中の或る時点でのガンマ線計数率と、その時点での位置情報を求め、予め求められている減弱係数を用いてその位置における地表１ｍの空間線量率を算出し、地表面における放射性セシウムの沈着量を算出することが記載されている。

特許文献２では、放射線取扱作業環境の正確な放射能分布を測定できる放射能３次元測定装置を提供することを目的として、複数の構造物ごとに構造情報を格納する構造ＤＢと、構造物の２次元可視画像を撮影する可視カメラと、撮影方向から入射する放射線強度分布を測定するガンマカメラと、撮影位置記憶部と、複数の可視画像から構造物の形状および位置を算出する構造３次元化部と、複数の可視画像とガンマカメラ画像とを構造物の形状表面の位置での放射線強度に換算する表面放射線分布換算部と、構造物の形状表面での放射線強度とガンマカメラで測定された放射線分布とを比較して同一表面の位置において放射線強度が異なる部位を抽出する表面放射線分布差異部位抽出部と、抽出された部位について放射線発生位置を推定して放射能量に換算する放射能推定部とを備えている放射能３次元測定装置が記載されている。

特開２０１４−１４５７００号公報 特開２０１３−１０８８１５号公報

放射性物質を取り扱う施設として原子力発電プラントや廃棄物処理施設、加速器施設、放射性物質等管理区域を有する施設などがある。これらの施設の管理区域内において放射性物質の漏えいが発生した場合、迅速に除染を実施するために直ちに放射性物質の分布を確認する必要がある。

放射性物質の漏えいの例として、例えば原子力発電プラント運転中の原子炉格納容器内における放射化した冷却水の漏えいが挙げられる。原子力発電プラント運転中の原子炉格納容器内は線量率が高く、作業員が容易に立ち入れない。このため、万が一上記のような漏えいが発生しても直ちに目視で状況を観察し、その放射能分布を確認することは困難である。上記漏えいが発生した場合の線源としては、放射化した冷却水や、配管や構造材等の放射化金属が考えられる。

また、東京電力（株）福島第一原子力発電所の原子炉建屋や原子炉格納容器、原子炉圧力容器内は、大量に拡散した核分裂生成物によって雰囲気線量率が非常に高く、作業員が立ち入ることは困難である。上記原子炉建屋や原子炉格納容器、原子炉圧力容器における線源としては、溶融燃料や拡散した核分裂生成物、原子炉内の放射化金属等が考えられる。

これらのような目視等で線源状況を容易に観察できず、且つ雰囲気線量率が高い状況においては、放射線検出器と光学カメラを搭載した移動装置を用いて、遠隔操作によってその状況を観察することが考えられる。

しかしながら、このような施設に投入できる移動装置は小型である必要があるため、十分なペイロードを確保することが困難である。したがって、高線量率下で放射線検出器を正常に動作させるために必要な放射線検出器用の遮蔽体や、放射能分布の位置を高精度に把握するためのコリメータを搭載することは困難である。このために放射線検出器では核種分析が困難で、測定可能なパラメータは線量率のみとなる。

更に、観察エリアが蒸気環境あるいは濁水中である場合、目視による周囲の観察が困難となる。この場合、移動装置は移動性を確保できる範囲で移動させ、その位置から放射線検出器のみを吊り降ろしや投てき等の方法を用いて移動させ、任意の位置における出力から放射能分布を推定しなければならない。したがって、放射線検出器の線量率出力とその位置座標という限られた測定値から放射能分布を解析できるシステムおよびその方法が必要である。

上述した特許文献１では、作業員が立ち入れるレベルの線量率環境下での測定を前提としている。放射線検出器においても核種分析が実現可能であるものの、この特許文献１に記載の検出方法では、上述した過酷な測定環境で使用することが困難である。更に、特許文献１には、測定対象となる放射能分布の位置の導出方法に関する記載はない。したがって、この特許文献１に関する構成では、放射線検出器の線量率出力とその位置座標という限られた測定値から放射能分布の解析を実現することは困難である。

また、上述した特許文献２では、ガンマカメラを使用するため、大型の２次元放射線検出器と遮蔽体、ピンホールコリメータが必要となる。このことから移動装置への搭載が困難である。また可視カメラを用いて測定対象を撮像する必要があるが、上述した過酷な測定環境では目視が困難である。したがって、この特許文献２に関する構成では、放射線検出器の線量率出力とその位置座標という限られた測定値から放射能分布の解析を実現することは困難である。

本発明は、放射性物質取扱施設における作業員の立ち入りが困難で且つ光学カメラ等での目視が困難な環境であっても放射能分布を解析することができる放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法を提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、放射性物質取扱施設における放射能分布を解析する放射能分布解析システムであって、γ線線量率を計測する放射線検出器と、この放射線検出器の出力から線量率を導出する線量率計と、前記放射線検出器を移動させる移動装置と、前記放射線検出器の３次元位置座標を算出する位置算出部と、前記線量率計で導出された線量率と前記位置算出部で算出された前記３次元位置座標とを用いて、放射能分布を解析する解析部と、この解析部で解析された放射能分布を表示する表示装置とを備え、前記解析部は、前記線量率計で導出された線量率を用いて線量率分布を算出し、この算出した前記線量率分布の減衰率を算出し、算出した減衰率を用いて前記放射能分布中の主要核種を解析し、前記線量率分布の波形と前記３次元位置座標と三角関数とを用いて前記放射線検出器と前記主要核種との距離を解析し、複数の線量率分布の測定結果と前記距離と前記主要核種と前記３次元位置座標とを用いて前記放射能分布を解析することを特徴とする。

本発明によれば、放射性物質取扱施設における作業員の立ち入りが困難で且つ光学カメラ等での目視が困難な環境であっても放射能分布を解析することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１の放射能分布解析システムの構成の概略を示す図である。 実施例１における線源と放射線検出器の移動方向の延長線とが直交する場合の線量率分布の一例を示す図である。 実施例１における線源と放射線検出器の移動方向の延長線とが直交しない場合の線量率分布の一例を示す図である。 実施例１における放射性物質と放射線検出器との位置関係の一例を示す図である。 実施例１におけるγ線エネルギーが異なる場合の線量率分布を示す図である。 実施例１の放射能分布の解析手順を示すフローチャートである。 実施例１の放射能分布解析システムの適用箇所例を示す図である。 実施例２の放射能分布解析システムの構成の概略を示す図である。 実施例２における高エネルギーベータ線源を有する放射能分布を測定対象とした場合の線量率分布を示す図である。 実施例３の放射能分布解析システムの構成の概略を示す図である。 実施例３における線量率分布の経時変化を示す図である。 実施例４の放射能分布解析システムの構成の概略を示す図である。 実施例５の放射能分布解析システムの構成の概略を示す図である。 実施例５における複数のγ線エネルギー帯による線量率分布を示す図である。 実施例６の放射能分布解析システムの構成の概略を示す図である。 実施例６の放射能分布と放射線検出器との位置関係の一例を示す図である。 実施例６の放射能分布と放射線検出器との位置関係の他の一例を示す図である。 実施例６の放射能分布と放射線検出器との位置関係の他の一例を示す図である。

上述したように、放射性物質を取り扱う施設での作業員の立ち入りが困難で且つ光学カメラ等での目視が困難な環境において、放射線検出器の線量率出力とその位置座標という限られた測定値から放射能分布の解析を実現できれば、原子力プラント運転中の原子炉格納容器内や福島第一原子力発電所の原子炉建屋内において生じた放射能分布を直ちに観測可能となる。

本発明は、そのような困難な環境で、かつ、放射線検出器の線量率出力とその位置座標という限られた測定値しかない状況においても、実機の環境に最適な構成で放射能分布を直ちに解析でき、放射能分布中の主要核種と位置を高精度に解析することができる解析システムに関して種々検討した結果で得た新たな知見に基づいてなされたものである。

以下、本発明に係る放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の好適な実施例を、図面を参照して、新たな知見の内容を具体的に説明する。

＜実施例１＞
本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例１を、図１乃至図７を用いて説明する。まず、システム構成について図１を用いて説明する。図１に放射能分布解析システムの構成図を示す。

図１に示す実施例１の放射能分布解析システム１００は、原子力発電プラントや廃棄物処理施設、加速器施設、放射性物質等管理区域を有する施設などの放射性物質取扱施設における放射能分布を解析するためのシステムであり、放射線検出器１０１、線量率計１０２、放射能分布解析装置（解析部）１０３、放射線検出器移動装置（移動装置）１０４、位置算出装置（位置算出部）１０５、表示装置１０６、第１データベース１４０を備えている。

放射線検出器１０１は、設置された箇所の雰囲気γ線線量率を計測する機能を有する検出器である。放射線検出器１０１で使用されるセンサとしては、電離箱式のガスセンサや蛍光体、半導体式の固体センサなど、一般的なセンサを使用することができる。放射線検出器１０１で得られた出力は電気ケーブルもしくは光ファイバケーブルで線量率計１０２に伝送される。

線量率計１０２は、放射線検出器１０１で得られた出力から線量率を導出する。線量率計１０２における出力は線量率と、線量率を収集した時刻となる。

放射線検出器移動装置１０４は、放射線検出器１０１を搭載しており、任意の箇所に放射線検出器１０１を移動させるための装置である。放射線検出器移動装置１０４は、例えば１対のクローラを備えた小型車両である。なお、クローラを備えた小型車両に限られず、放射線検出器１０１を移動させることができる任意の移動装置であればよく、例えば車輪を備えた小型の移動体や、動物や昆虫を模した移動体、ドローン等の無人飛行体等とすることが可能である。

位置算出装置１０５は、放射線検出器移動装置１０４に搭載された放射線検出器１０１の３次元位置座標を算出する装置であり、例えばＧＰＳや基準点に対する放射線検出器１０１の移動距離等を求める装置である。位置算出装置１０５の出力は３次元位置座標とその位置における時刻となる。

放射能分布解析装置１０３は、線量率計１０２と位置算出装置１０５との出力を収集し、線量率計１０２で導出された線量率と位置算出装置１０５で算出された放射線検出器１０１の３次元位置座標とを用いて、放射能分布を解析する装置である。以下、図２乃至図５を用いて解析方法をより詳細に説明する。

図２および図３に線量率分布の一例を示す。図２は放射能分布が放射線検出器１０１の進行方向に存在する場合の線量率分布であり、図３は存在しない場合の線量率分布であり、放射能分布が堆積している面を基準として、その面と放射線検出器の距離を横軸とし、その距離における線量率を縦軸に示している。

放射能分布解析装置１０３では、まず、線量率計１０２で導出された線量率から線量率分布を算出する。

次に、放射能分布解析装置１０３は、算出した線量率分布の減衰率を算出する。なお、線量率は、主に立体角と、放射能分布と放射線検出器との間に存在する物質、例えば気中であれば空気、水中であれば水による遮蔽効果によって減衰する。放射能分布と放射線検出器との間に存在する物質は、雰囲気状態を特定することが可能な様々な手段で予め特定しておくことが望まれる。

減衰率は、例えば図２に示すような線量率分布が得られる場合は、線量率をｙ、放射能分布堆積面と放射線検出器との距離をｘ、係数をαとすると、指数関数ｙ＝αｅｘｐ（−μｘ）でフィッティングすることができる。この場合、指数関数の傾きを示すμで減衰率を表現することができる。

一方で、放射能分布が放射線検出器１０１の進行方向に存在しない場合、図３に示すような線量率分布となる。図３では、図２で示した線量率分布１１６に加え、交点に存在しない場合の線量率分布１１７を示す。

線量率分布が線量率分布１１７のような形状であったと判断される場合、放射能分布解析装置１０３は、線量率分布に指数関数をフィッティングさせる際に、この指数関数の変数を三角関数に変換してフィッティングを実現する係数を導出する。そして、フィッティングさせて得られた指数関数の傾きから減衰率を算出する。放射能分布解析装置１０３は、このフィッティングの際には、後述する第１データベース１４０に記憶された減衰率と照合を行うことで、予め導出した減衰率が想定される範囲であるかを絞り込むことで、フィッティングに要する時間を短縮する。

図３に示すような線量率分布１１７の場合、立体角の関係から放射能分布堆積面と放射線検出器１０１との距離が短い領域では減衰率μが小さくなる。この場合には、指数関数の変数ｘを三角関数に変換する。

図４に放射能性物質の集まり１１４と放射線検出器１０１との位置関係の一例を示す。

図４に示すように放射能分布が放射線検出器１０１の進行方向に存在しない場合、放射能分布堆積面１１８に放射性物質の集まり１１４が堆積しており、放射能分布堆積面と放射線検出器１０１との距離１１９、放射能分布堆積面における放射能分布の端部と放射線検出器１０１との距離１２０、放射能分布の端部と放射線検出器１０１との距離１２１にて位置関係を定めることができる。ここで、放射能分布堆積面と放射線検出器１０１との距離１１９は位置算出装置１０５によって既知とする。

このような場合、放射能分布の端部と放射線検出器１０１との距離１２１をａ、放射能分布堆積面と検出器位置のなす角をθとするとき、フィッティングする指数関数はｙ＝ｅｘｐ（−μｘ）、指数関数の変数ｘをｘ＝ａ・ｓｉｎθと表現することができる。この三角関数を用いて三角関数のθをパラメータとして線量率分布へフィッティングする。このフィッティングにおいて最適なθを抽出し、最適なθによって指数関数でフィッティングすることで、減衰率μを導出する。

次に、放射能分布解析装置１０３は、算出した減衰率μを用いて放射能分布中の主要核種を解析する。この際、放射能分布解析装置１０３は、減衰率μの値から放射能分布における線源の主要なγ線エネルギー帯を算出し、算出したγ線エネルギー帯を用いて放射能分布中の主要核種を解析する。

より具体的には、得られた減衰率μを第１データベース１４０における減衰率μの範囲（μ_１＜μ_２＜…＜μ_ｎ＜…（ｎ＝１，２， …））のいずれかに照合させることで、減衰率μに対応するγ線エネルギー帯を算出する。

図５にγ線エネルギーが異なる場合の線量率分布を示す。

図５に示すように、減衰率の大きさは線源と放射線検出器１０１との距離や遮蔽材が同じ場合にはγ線エネルギーに依存する。したがって高エネルギーγ線による線量率分布１２２は、中エネルギーγ線による線量率分布１２３、低エネルギーγ線による線量率分布１２４と比較して減衰率が低くなる。そこで、得られた減衰率から、γ線エネルギー帯と一致する放射性核種を第１データベース１４０より抽出し、放射能分布中の主要核種とみなす。

次に、放射能分布解析装置１０３は、線量率分布の波形と３次元位置座標と三角関数とを用いて放射能分布が堆積している面における放射線検出器１０１と放射能分布の端との距離を導出し、そこから放射線検出器１０１と放射能分布との距離を解析する。

ここで、図４に示す放射能分布堆積面における放射能分布の端部と放射線検出器との距離１２０をｂとすると、ｂ＝ａ・ｃｏｓθと表現することができる。

従って、放射能分布解析装置１０３は、線量率分布の波形が、図２に示すような放射能分布が放射線検出器１０１の進行方向に存在する場合の波形であるときはθ＝９０°であり、距離ｂはゼロとする。これに対し、図３に示すような放射能分布が放射線検出器１０１の進行方向に存在しない場合は、ｂ＝ａ・ｃｏｓθの式をそのまま用いて導出する。

これまでの解析結果から、放射能分布中の主要核種となる放射性核種、および放射能分布と放射線検出器１０１との距離１２０の出力が得られる。以上を持ってひとつの測定点における放射能分布解析処理となる。

次に、放射能分布解析装置１０３は、複数の線量率分布の測定結果と距離と主要核種と３次元位置座標の解析結果を用いて放射能分布を解析する。

具体的には、放射能分布解析装置１０３は、各測定点における放射性核種の出力と距離１２０の出力とを重畳する。これにより、放射性物質の放射能分布堆積面における２次元分布と、放射能分布中の主要核種を算出する。この算出結果を表示装置１０６へ出力し、モニタする。

表示装置１０６は、放射能分布解析装置１０３で解析された放射能分布の解析結果が表示されるモニタなどの表示装置である。

第１データベース１４０は、複数の放射性核種の減衰率μを記憶した放射性核種のデータベースであり、測定環境に存在しうる主要核種を予め抽出したデータを記憶している。記憶している放射性核種としては、例えば、Ｎ−１６、Ｎ−１３、Ｆ−１８、Ｏ−１９、Ｃｏ−６０、Ｃｏ−５８、Ｃｓ−１３７、Ｃｓ−１３４、Ｅｕ−１５４等が挙げられる。γ線のエネルギー毎に区分すると、高エネルギーγ線を放出する核種としてＮ−１６と設定する場合、中エネルギーγ線放出核種としてはＣｏ−６０、Ｏ−１９、Ｅｕ−１５４が挙げられる。低エネルギーγ線放出核種としてはＮ−１３、Ｆ−１８、Ｃｏ−５８、Ｃｓ−１３７、Ｃｓ−１３４が挙げられる。

次に、本実施例に係る放射能分布解析方法について図６を参照して説明する。

まず、放射能分布解析システム１００は解析を開始する（ステップＳ３０１）。

次に、放射線検出器移動装置１０４によって放射線検出器１０１を測定点まで移動させる（ステップＳ３０２）。

次に、放射能分布解析装置１０３において線量率分布を測定するか否かを判定する（ステップＳ３０３）。測定点が存在するときもしくは更に存在するときは、処理をステップＳ３０４に進め、全ての測定点での測定が終了しているときは、処理をステップＳ３１７に進める。

次に、放射線検出器１０１によってγ線線量率を測定し、線量率計１０２によって線量率を導出する。その後、放射線検出器移動装置１０４によって放射線検出器１０１を放射能分布が堆積していると想定される方向へ移動させ、再度放射線検出器１０１によってγ線線量率を測定し、線量率計１０２によって線量率を導出する、を複数回繰り返して線量率分布を求める（ステップＳ３０４）。

次に、放射能分布解析装置１０３において先のステップＳ３０４で導出した線量率分布と指数関数（ここでは、ｙ＝αｅｘｐ（−μｘ）を用いる）とのフィッティングを行う（ステップＳ３０５）。

次に、放射能分布解析装置１０３において指数関数ｙ＝αｅｘｐ（−μｘ）で線量率分布に指数関数がフィッティング可能か否かを判定する（ステップＳ３０６）。フィッティング可能であると判定されたときはステップＳ３１１に処理を進め、可能でないと判定されたときはステップＳ３０７に処理を進める。

ステップＳ３０６でフィッティングが可能でないと判定されたときは、次に、放射能分布解析装置１０３において指数関数を変更し（ｙ＝ｅｘｐ（−μｘ））、指数関数の変数を三角関数（ｘ＝ａ・ｓｉｎθ）に変換する（ステップＳ３０７）。

次に、放射能分布解析装置１０３において三角関数の係数θをパラメータとして線量率分布と指数関数とのフィッティングを行う（ステップＳ３０８）。

次に、放射能分布解析装置１０３において最適なθを選定する（ステップＳ３０９）。

次に、放射能分布解析装置１０３において最適なθにおける指数関数で線量率分布とのフィッティングを行う（ステップＳ３１０）。

次に、放射能分布解析装置１０３において減衰率μを導出する（ステップＳ３１１）。

次に、放射能分布解析装置１０３においてステップＳ３１１で導出した減衰率μを第１データベース１４０に記憶されている放射性元素ごとの減衰率の範囲（μ_１、μ_２、…、μ_ｎ、…のいずれか）と照合する（ステップＳ３１２）。

次に、放射能分布解析装置１０３においてステップＳ３１２での照合において用いた第１データベース１４０中の減衰率の範囲がステップＳ３１１で導出した減衰率μと最も近いか否かを判定する（ステップＳ３１３）。最も近い（最接）と判定されたときはステップＳ３１４に処理を進め、最接でないときは処理をステップＳ３１２に戻し、次の放射性元素ごとの減衰率の範囲との照合を行う。

次に、放射能分布解析装置１０３においてステップＳ３１３で最も近いと判定された減衰率の範囲のγ線エネルギー帯に属するエネルギーのγ線を放出する放射性元素を主要核種として特定するために、第１データベース１４０に記憶されたデータを用いて照合する（ステップＳ３１４）。

次に、放射能分布解析装置１０３において第１データベース１４０内の主要核種のγ線エネルギー帯と一致あるいは十分に近いか否かを判定する（ステップＳ３１５）。一致あるいは十分に近いと判定されたときは、一致するエネルギー帯を放出する核種を主要核種とみなして処理をステップＳ３１６に進める。これに対し十分に近いと判定されなかったときは処理をステップＳ３１４に戻し、再度第１データベース１４０との照合を行い、主要核種を解析する。

次に、放射能分布解析装置１０３において放射能分布と放射線検出器１０１との距離を算出する（ステップＳ３１６）。その後処理をステップＳ３０４に戻す。

全ての測定点での測定が終了して処理がステップＳ３１７に進んだときは、次に、放射能分布解析装置１０３において各測定点における出力を重畳する（ステップＳ３１７）。

次に、放射能分布解析装置１０３において放射能分布の３次元位置と主要核種を算出する（ステップＳ３１８）。

次に、放射能分布解析装置１０３の解析結果を表示装置１０６へ出力する（ステップＳ３１９）。

その後、放射能分布解析システム１００は解析を終了する（ステップＳ３２０）。

図６のうち、計測工程および線量率分布算出工程はステップＳ３０４に相当し、主要核種解析工程はステップＳ３０５〜ステップＳ３１５に相当し、距離解析工程はステップＳ３１６に相当し、放射能分布解析工程はステップＳ３０２〜ステップＳ３１８に相当する。

図７に、放射能分布解析システム１００の適用箇所例を示す。ここでは一例として原子力プラント内における放射性物質の集まり１１４を解析するための構成図を示す。

図７において、原子炉建屋１０７内に原子炉格納容器１０８、原子炉圧力容器１０９、原子炉再循環系１１０、原子炉圧力抑制室１１１、トーラス室１１２、貫通部１１３が配置される。

各箇所において放射線検出器１０１を搭載した放射線検出器移動装置１０４を投入し、ケーブル１１５を介して、図１に示した線量率計１０２、位置算出装置１０５等の機能を用いて放射能分布を解析する。

次に、本実施例の効果について説明する。

上述した本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例１では、放射線検出器１０１、線量率計１０２、放射線検出器移動装置１０４、位置算出装置１０５、放射能分布解析装置１０３および表示装置１０６を備えた放射能分布解析システム１００により、線量率分布や、放射能分布とその主要核種とを解析することができる。そのため、放射能分布やその主要核種がどの放射性物質であるかを表示することができる。これらの効果によって、放射性物質を取り扱う施設の作業員の立ち入りが困難で且つ光学カメラ等での目視が困難な環境であっても、放射線検出器の線量率出力とその位置座標という限られた測定値から放射能分布やその主要核種を従来に比べて速やかに観測することが可能となる。

また、放射能分布解析装置１０３は、線量率分布に指数関数をフィッティングさせて得られた傾きから減衰率μを算出し、減衰率μの値から放射能分布における線源の主要なγ線エネルギー帯を算出し、算出したγ線エネルギー帯を用いて放射能分布中の主要核種を解析することによって、容易に減衰率を導出することができ、また放射能分布の主要核種を解析することができる。これによって、より高い精度をもって放射能分布の主要核種を解析でき、除染等の作業による被ばく低減に貢献することができる。

更に、放射能分布解析装置１０３は、線量率分布に指数関数をフィッティングさせる際に、この指数関数の変数を三角関数に変換してフィッティングを実現する係数を導出した後に、指数関数をフィッティングさせて得られた傾きから減衰率μを算出することで、高精度に線源の主要なγ線エネルギー帯を算出し、放射能分布の主要核種を解析することが可能となる。これによっても、より高い精度をもって放射能分布の主要核種を高精度に解析でき、除染等の作業による被ばく低減に貢献することができる。

また、放射能分布解析装置１０３は、三角関数から、放射能分布が堆積している面における放射線検出器１０１と放射能分布の端との距離を導出することで、放射能分布堆積面における放射線検出器と放射能分布の端部との距離ｂを導出することが可能となり、光学カメラ等で目視による放射能分布の確認が困難な状況においても、放射能分布の３次元位置をより高い精度で解析することが可能となる。

更に、複数の放射性核種の減衰率μを記憶した第１データベース１４０を備え、測定された線量率分布とのフィッティングに使用することにより、迅速に放射能分布の解析を実現することができる。これによって、除染等の作業計画の迅速な立案に寄与することができる。

＜実施例２＞
本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例２を図８および図９を用いて説明する。実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。図８は本実施例の放射能分布解析システムの構成図を示す図である。

図８に示すように、本実施例の放射能分布解析システム１００Ａは、実施例１の放射能分布解析システム１００の放射線検出器１０１に、ベータ線遮蔽体１５０を設けたものである。

図９に本実施例の放射能分布解析システム１００Ａが専ら対象とする、高エネルギーベータ線源を有する放射能分布を測定対象とした場合の線量率分布を示す。

高エネルギーベータ線源（例えばＳｒ−９０／Ｙ−９０）が放射能分布に含まれている場合、ベータ線による線量率を無視できない場合がある。

図９では、線量率分布１５５に示すように、放射能分布と放射線検出器１０１との距離が近い場合、高エネルギーベータ線源の寄与が無視できない。ここで、ベータ線は、高エネルギーといえどもγ線と比較して飛程が短いため、短い距離で十分減衰する。そこで、高エネルギーベータ線源の影響を最小限にするために、放射線検出器１０１にベータ線遮蔽体１５０を設ける。このベータ線遮蔽体１５０の材質はアクリル等の有機物、ＳＵＳや銅、アルミニウム等の金属、酸化アルミニウム等のセラミックが用いられる。これらの材料によって形成されたベータ線遮蔽体１５０を用いて放射線検出器１０１を覆うことで、ベータ線の影響がほぼない線量率分布１１６を得ることができる。

その他の構成・動作は前述した実施例１の放射能分布解析システム１００と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例２においても、前述した放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。

また、放射線検出器１０１にベータ線遮蔽体１５０を設けることで、ベータ線寄与の線量率を除去することができるため、高エネルギーベータ線源を含む放射能分布を測定する場合でも、高精度にγ線線量率を測定することができる。これによって、より高精度に放射能分布の解析が可能となり、除染等の作業による被ばく低減により貢献することができるようになる。

＜実施例３＞
本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例３を図１０および図１１を用いて説明する。図１０に本実施例の放射能分布解析システムの構成図を示す。

図１０に示す本実施例の放射能分布解析システム１００Ｂは、線量率の経時変化を観測し、線量率の減衰率を算出することで、測定するガンマ線エネルギー帯を放出する線源の半減期を推定するものである。

放射能分布解析装置１０３Ａは、放射線検出器１０１によって計測された線量率分布の経時変化に基づいて放射能分布中の放射性物質の半減期を推定し、この推定した半減期と減衰率μとを用いて放射能分布中の主要核種を解析する。

図１１に線量率分布の経時変化を示す。

図１１に示すように、線量率分布１１６を測定して一定時間経過した後に再度線量率分布を測定すると、図１１に示す線量率分布１２５のように線源の半減期に応じた線量率の減衰が見られる。放射能分布解析装置１０３Ａは、ここで得られた線量率の絶対値の減衰率と経過時間から半減期を推定する。そして線量率分布の減衰率μから得られる主要核種の解析において、推定した半減期情報を加える。

その他の構成・動作は前述した実施例１の放射能分布解析システム１００と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例３においても、前述した放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。

また、放射線検出器１０１によって計測された線量率分布の経時変化に基づいて放射能分布中の放射性物質の半減期を推定し、この推定した半減期と減衰率μとを用いて放射能分布中の主要核種を解析することにより、放射能分布に含まれる主要核種の解析精度を更に向上することができ、除染等の作業による被ばく低減により貢献することができる。

＜実施例４＞
本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例４を図１２を用いて説明する。図１２に本実施例の放射能分布解析システムの構成図を示す。

図１２に示すように、本実施例の放射能分布解析システム１００Ｃは、図１に示す放射能分布解析システム１００に加えて、放出装置１２６、検出器回収装置１２７、移動距離補正装置１２８を備え、放射能分布解析装置１０３に替わって放射能分布解析装置１０３Ｂを備えるものである。

放射能分布解析システム１００Ｃは、放射線検出器１０１、線量率計１０２、放射能分布解析装置１０３Ｂ、放射線検出器移動装置１０４、位置算出装置１０５、表示装置１０６、第１データベース１４０、放出装置１２６、検出器回収装置１２７、移動距離補正装置１２８を備えている。

放出装置１２６は、放射線検出器移動装置１０４に搭載された放射線検出器１０１を放射線検出器移動装置１０４からさらに移動させるための装置である。放出装置１２６は、例えば、放射線検出器１０１を放射線検出器移動装置１０４から吊り落としたり、放射線検出器移動装置１０４から投てきしたりすることで、放射線検出器移動装置１０４ではアクセスできない領域に放射線検出器１０１を投入する。

検出器回収装置１２７は、放射線検出器１０１と線量率計１０２とを接続する信号ケーブルや放射線検出器１０１に備えた引き戻し用ケーブルを巻き取ることで放射線検出器１０１を放射線検出器移動装置１０４まで回収するための装置である。

移動距離補正装置１２８は、放出装置１２６による放射線検出器１０１の放出時のケーブル送り出し量および検出器回収装置１２７によるケーブル回収時のケーブルの巻き戻し量を測定する装置であり、放出装置１２６によって放出された放射線検出器１０１の位置情報を補正する。

放射能分布解析装置１０３Ｂは、実施例１の放射能分布解析装置１０３とほぼ同じ機能を有している。更に、移動距離補正装置１２８で測定された放射線検出器１０１の回収の際の移動距離を用いて放射線検出器１０１の３次元位置情報を補正する。

その他の構成・動作は前述した実施例１の放射能分布解析システム１００と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例４においても、前述した放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。

また、放射線検出器１０１を放射線検出器移動装置１０４より放出するための放出装置１２６と、放出装置１２６によって放出された放射線検出器１０１を放射線検出器移動装置１０４まで回収する検出器回収装置１２７を備えたことにより、放射線検出器移動装置１０４でアクセスできないエリアに放射線検出器１０１を配置することできるため、より広範囲での線量率計測が可能となる。また、放射線検出器移動装置１０４まで放射線検出器１０１を回収することができる。これらの効果によって、狭隘部分や低所、高所箇所での線量率分布の計測を繰り返し実施することができ、より広範囲での高精度な放射能分布の解析を実現することができる。

更に、放出装置１２６によって放出された放射線検出器１０１の移動距離を測定する移動距離補正装置１２８を備え、放射能分布解析装置１０３Ｂは、移動距離補正装置１２８で測定された放射線検出器１０１の移動距離を用いて放射線検出器１０１の３次元位置情報を補正することで、放射線検出器の位置情報を高精度に補正することができ、より高い精度で放射線検出器１０１の３次元位置座標を得ることができる。

また、放出装置１２６は、放射線検出器１０１を放射線検出器移動装置１０４から吊り落とすもしくは投てきすることにより、簡易な機構によっても放射線検出器移動装置１０４でアクセスできないエリアに放射線検出器１０１を投入することできる。

更に、検出器回収装置１２７は、放射線検出器１０１と線量率計１０２とを接続する信号ケーブルもしくは放射線検出器１０１に備えた引き戻し用ケーブルを用いて放射線検出器移動装置１０４まで放射線検出器１０１を回収することで、放射線検出器１０１の回収が容易になり、放射線検出器移動装置１０４の小型化が可能となり、より狭隘な部分へのアクセスが可能となる。

＜実施例５＞
本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例５を図１３および図１４を用いて説明する。図１３に本実施例の放射能分布解析システムの構成図を示す。

図１３に示す本実施例の放射能分布解析システム１００Ｄは、複数の指数関数を用いて線量率分布をフィッティングし、２つ以上の減衰率から２つ以上の主要核種を解析（特定）するものである。

放射能分布解析装置１０３Ｃは、複数の指数関数を用いて線量率分布をフィッティングし、２以上の減衰率μから２以上の主要核種を解析する。

図１４に複数のγ線エネルギー帯による線量率分布を示す。

図１４に示すように、異なるγ線エネルギー帯の線源が放射能分布に含まれる場合、線量率分布１５６は、放射能分布の近傍では低エネルギーγ線の寄与（線量率分布１５６Ａの影響）、遠方では高エネルギーγ線の寄与（線量率分布１５６Ｂの影響）が見られる。ここで示した低エネルギーおよび高エネルギーは各々のγ線エネルギーに対する相対的な指標である。

図１４のように例えば２つの減衰率を有する線量率分布が観測された場合は、線量率分布１５６Ａに対して指数関数でフィッティングを行い、同様に線量率分布１５６Ｂに対して先に用いたのとは異なる指数関数でフィッティングを行うことで、２つの減衰率を導出する。得られた減衰率に基づき、２つ以上の主要核種を解析する。

その他の構成・動作は前述した実施例１の放射能分布解析システム１００と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例５においても、前述した放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。

また、複数の指数関数を用いて線量率分布をフィッティングし、２以上の減衰率μから２以上の主要核種を解析することにより、高精度の主要核種の解析が可能となる。これによって、除染等の作業による被ばく低減に更に貢献することができるようになる。

なお、ここでは２つの減衰率で説明したが、線量率分布がより複雑である場合は、３つ以上の指数関数を用いて３つ以上の減衰率を用いることができる。

＜実施例６＞
本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例６を図１５乃至図１８を用いて説明する。図１５に本実施例の放射能分布解析システムの構成図を示す。

図１５に示す本実施例の放射能分布解析システム１００Ｅは、放射能分布の形状と線量率分布との関係を記憶した第２データベース１４５を備え、三角関数ｘ＝ａ・ｓｉｎθよりｂ＝ａ・ｃｏｓθを導出することで、放射能分布堆積面における放射線検出器と放射能分布の端部との距離を導出するものである。

図１５に示すように、本実施例の放射能分布解析システム１００Ｅは、放射線検出器１０１、線量率計１０２、放射能分布解析装置１０３Ｄ、放射線検出器移動装置１０４、位置算出装置１０５、表示装置１０６、第１データベース１４０に加えて、放射能分布の形状と線量率分布との関係を記憶する第２データベース１４５を備えている。

放射能分布解析装置１０３Ｄは、実施例１の放射能分布解析装置１０３とほぼ同じ機能を有している。更に、放射能分布解析装置１０３Ｄは、第２データベース１４５に記憶された放射能分布の形状と線量率分布との関係も用いて放射能分布を解析する。

図１６に放射能分布と放射線検出器の位置関係の一例を示す。ここでは放射性物質の集まり１３２をブロック状の形状とする。この場合、線量率分布は、ブロック状の形状に特有のパターンを示す。そこで、本実施例では、放射能分布解析装置１０３Ｄは、指数関数や三角関数に加えて、第２データベース１４５に記憶された様々な放射能分布の形状と線量率分布との関係と得られた線量率分布との照合を行い、ブロック状の形状に特有のパターンであると特定し、その上で放射線検出器１０１と放射能分布の端との距離を解析する。

図１７に放射能分布と放射線検出器の位置関係の他の一例を示す。ここでは放射性物質の集まり１３３を三角状の形状とする。この場合、線量率分布は、三角状の形状に特有のパターンを示す。そこで、図１６に示すようなステップ状の形状による解析方法と同様に、放射能分布解析装置１０３Ｄは、指数関数や三角関数に加えて、第２データベース１４５に記憶された様々な放射能分布の形状と線量率分布との関係と得られた線量率分布との照合を行い、三角状の形状に特有のパターンであると特定し、その上で放射線検出器１０１と放射能分布の端との距離を解析する。

図１８に放射能分布と放射線検出器の位置関係の更に他の一例を示す。ここでは放射性物質の集まり１３４を半楕円状の形状とする。この場合、線量率分布は、半楕円状の形状に特有のパターンを示す。そこで、図１６や図１７の場合と同様に、放射能分布解析装置１０３Ｄは、指数関数や三角関数に加えて、第２データベース１４５に記憶された様々な放射能分布の形状と線量率分布との関係と得られた線量率分布との照合を行い、半楕円状の形状に特有のパターンであると特定し、その上で放射線検出器１０１と放射能分布の端との距離を解析する。

その他の構成・動作は前述した実施例１の放射能分布解析システム１００と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例６においても、前述した放射能分布解析システムおよび放射能分布解析方法の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。

また、複数の放射能分布の形状と線量分布との関係を予め記憶する第２データベース１４５を設けることで、放射能分布をより高精度かつ速やかに解析することができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ…放射能分布解析システム
１０１…放射線検出器
１０２…線量率計
１０３…放射能分布解析装置（解析部）
１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ…放射能分布解析装置
１０４…放射線検出器移動装置（移動装置）
１０５…位置算出装置（位置算出部）
１０６…表示装置
１０７…原子炉建屋
１０８…原子炉格納容器
１０９…原子炉圧力容器
１１０…原子炉再循環系
１１１…原子炉圧力抑制室
１１２…トーラス室
１１３…貫通部
１１４，１３２，１３３，１３４…放射性物質の集まり
１１５…ケーブル
１１６，１１７，１２２，１２３，１２４，１５５，１５６，１５６Ａ，１５６Ｂ…線量率分布
１１８…放射能分布堆積面
１１９…放射能分布堆積面と放射線検出器の距離
１２０…放射能分布堆積面における放射能分布の端部と放射線検出器との距離
１２１…放射能分布の端部と放射線検出器との距離
１２５…一定時間経過後の線量率分布
１２６…放出装置
１２７…検出器回収装置
１２８…移動距離補正装置
１４０…第１データベース
１４５…第２データベース
１５０…ベータ線遮蔽体

Claims (14)

1. 放射性物質取扱施設における放射能分布を解析する放射能分布解析システムであって、
   γ線線量率を計測する放射線検出器と、
   この放射線検出器の出力から線量率を導出する線量率計と、
   前記放射線検出器を移動させる移動装置と、
   前記放射線検出器の３次元位置座標を算出する位置算出部と、
   前記線量率計で導出された線量率と前記位置算出部で算出された前記３次元位置座標とを用いて、放射能分布を解析する解析部と、
   この解析部で解析された放射能分布を表示する表示装置とを備え、
   前記解析部は、
   前記線量率計で導出された線量率を用いて線量率分布を算出し、
   この算出した前記線量率分布の減衰率を算出し、算出した減衰率を用いて前記放射能分布中の主要核種を解析し、
   前記線量率分布の波形と前記３次元位置座標と三角関数とを用いて前記放射線検出器と前記主要核種との距離を解析し、
   複数の線量率分布の測定結果と前記距離と前記主要核種と前記３次元位置座標とを用いて前記放射能分布を解析する
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
2. 請求項１に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   前記解析部は、
   前記線量率分布に指数関数をフィッティングさせて得られた傾きから前記減衰率を算出し、
   前記減衰率の値から放射能分布における線源の主要なγ線エネルギー帯を算出し、算出したγ線エネルギー体を用いて前記放射能分布中の主要核種を解析する
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
3. 請求項２に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   前記解析部は、
   前記線量率分布に指数関数をフィッティングさせる際に、この指数関数の変数を三角関数に変換して前記フィッティングを実現する係数を導出した後に、前記指数関数をフィッティングさせて得られた傾きから前記減衰率を算出する
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
4. 請求項３に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   前記解析部は、
   前記三角関数を用いて前記放射能分布が堆積している面における前記放射線検出器と前記放射能分布の端との距離を導出する
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
5. 請求項２に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   複数の放射性核種の減衰率を記憶する第１データベースを更に備え、
   前記解析部は、前記フィッティングの際に、前記第１データベースに記憶された減衰率を用いる
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
6. 請求項１に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   前記放射線検出器は、ベータ線遮蔽体を有する
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
7. 請求項１に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   前記解析部は、前記放射線検出器によって計測された線量率分布の経時変化に基づいて前記放射能分布中の放射性物質の半減期を推定し、この推定した半減期と前記減衰率とを用いて前記放射能分布中の主要核種を解析する
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
8. 請求項１に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   前記放射線検出器を前記移動装置より放出するための放出装置と、
   この放出装置によって放出された前記放射線検出器を前記移動装置まで回収する回収装置と、を更に備えた
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
9. 請求項８に記載の放射能分布解析システムにおいて、
   前記放出装置によって放出された前記放射線検出器の移動距離を測定する移動距離補正装置を更に備え、
   前記解析部は、前記移動距離補正装置で測定された前記放射線検出器の移動距離を用いて前記放射線検出器の３次元位置情報を補正する
   ことを特徴とする放射能分布解析システム。
10. 請求項８に記載の放射能分布解析システムにおいて、
    前記放出装置は、前記放射線検出器を前記移動装置から吊り落としするもしくは投てきするうち少なくともいずれか一方を行う
    ことを特徴とする放射能分布解析システム。
11. 請求項８に記載の放射能分布解析システムにおいて、
    前記回収装置は、前記放射線検出器と前記線量率計とを接続する信号ケーブルもしくは前記放射線検出器に備えた引き戻し用ケーブルを用いて前記移動装置まで前記放射線検出器を回収する
    ことを特徴とする放射能分布解析システム。
12. 請求項１に記載の放射能分布解析システムにおいて、
    前記解析部は、複数の指数関数を用いて前記線量率分布をフィッティングし、２以上の減衰率から２以上の主要核種を解析する
    ことを特徴とする放射能分布解析システム。
13. 請求項１に記載の放射能分布解析システムにおいて、
    前記放射能分布の形状と前記線量率分布との関係を記憶する第２データベースを更に備え、
    前記解析部は、前記第２データベースに記憶された前記放射能分布の形状と前記線量率分布との関係も用いて前記放射能分布を解析する
    ことを特徴とする放射能分布解析システム。
14. 放射性物質取扱施設における放射能分布を解析する放射能分布を解析する方法であって、
    放射線検出器によってγ線線量率を計測する計測工程と、
    この計測工程を前記放射線検出器の位置を変えて行い、線量率分布を算出する線量率分布算出工程と、
    算出した前記線量率分布の減衰率を算出し、算出した減衰率を用いて前記放射能分布中の主要核種を解析する主要核種解析工程と、
    前記線量率分布の波形と前記３次元位置座標と三角関数とを用いて前記放射線検出器と前記主要核種との距離を解析する距離解析工程と、
    前記計測工程から前記距離解析工程までを複数回行い、複数の線量率分布の測定結果と前記距離と前記主要核種と前記３次元位置座標とを用いて前記放射能分布を解析する放射能分布解析工程と、と有する
    ことを特徴とする放射能分布解析方法。

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